外場(chǎng)及變質(zhì)處理對(duì)原位Mg2Si-AZ91復(fù)合材料組織和性能影響.pdf

1、鎂合金以其比強(qiáng)度、比剛度高、密度小等特點(diǎn)在工業(yè)領(lǐng)域顯示出了廣闊的應(yīng)用前景，其良好的鑄造性不僅能降低商品成本，同時(shí)也為鎂合金鑄造改性研究領(lǐng)域帶來(lái)諸多路徑。由于單一材料具有一定的性能局限性,人們常根據(jù)設(shè)計(jì)所需功能要求或工作條件的不同，通過(guò)化學(xué)或物理的方式制備出新的金屬基復(fù)合材料,以滿足零、構(gòu)件性能要求，原位自生鎂基復(fù)合材料由于其制備工藝簡(jiǎn)便，成本相對(duì)低廉的特點(diǎn)，已成為復(fù)合材料研究的熱門(mén)。近年來(lái)，科研人員研究發(fā)現(xiàn)在合金熔煉過(guò)程導(dǎo)入外場(chǎng)處理或添

2、加微量的稀土，能夠顯著改善基體組織形貌，減小其尺寸大小，提高了合金性能。本實(shí)驗(yàn)以常規(guī)鑄造法制備獲得原位自生Mg2Si/AZ91鎂基復(fù)合材料（以下簡(jiǎn)稱(chēng)原位Mg2Si/AZ91復(fù)合材料），研究超聲波、脈沖磁場(chǎng)、稀土Er和Gd對(duì)原位Mg2Si/AZ91復(fù)合材料的組織和性能影響,并分別分析作用機(jī)理，試驗(yàn)結(jié)果表明：
　　1）隨著超聲波的加入，原位Mg2Si/AZ91復(fù)合材料的基體晶粒細(xì)化明顯，初生Mg2Si相由粗大塊狀轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀，共晶β-

3、Mg17Al12相析出較少，并呈斷網(wǎng)狀。相比超聲處理時(shí)間和功率，超聲處理溫度對(duì)復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和延伸率影響更大。當(dāng)超聲處理溫度為690℃、超聲功率700W、超聲處理65s時(shí),復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和延伸率最佳，抗拉強(qiáng)度由處理時(shí)的167MPa提高至209MPa，延伸率由1.8％提高至3.4%，分別提升了25%和89%。
　　2）隨著稀土元素Er的加入，原位Mg2Si/AZ91復(fù)合材料的晶粒大小隨Er含量的增加呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)，當(dāng)Er

4、含量為0.5wt%時(shí)，復(fù)合材料的鑄態(tài)組織的細(xì)化效果最明顯，初生 Mg2Si相的平均尺寸從50μm減小至20μm，形態(tài)從缺陷多面體裝轉(zhuǎn)變?yōu)樾K狀，并且分布比較均勻，其抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別達(dá)到190MPa和2.7%，相比未添加時(shí)提高13%和50%。
　　3）隨著稀土元素Gd的加入，原位Mg2Si/AZ91復(fù)合材料的晶粒大小隨Gd含量的增加呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)，當(dāng)Gd含量為0.9wt%時(shí)，復(fù)合材料的鑄態(tài)組織的細(xì)化效果最明顯，初生 Mg2S

5、i相的平均尺寸從50μm縮減至25μm，形態(tài)從大塊多面體轉(zhuǎn)變?yōu)樾K狀，β-Mg17Al12相形貌由粗大連續(xù)骨骼狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎绦“魻?。其抗拉?qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別達(dá)到187MPa和2.6%，相比未添加時(shí)分別提高了11%和44%。
　　4）在脈沖磁場(chǎng)的作用下，原位Mg2Si/AZ91復(fù)合材料的基體晶粒細(xì)化明顯，初生Mg2Si相由粗大塊狀轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀，當(dāng)模具預(yù)熱溫度在250-400℃、脈沖電壓在0-200V、脈沖頻率在2.0-8.0Hz內(nèi)時(shí)，復(fù)合